---

<< Hokingovskoe izluchenie zadaet novye voprosy | Oglavlenie  | Otvet iz teorii strun >>

---

Prostranstvo, vremya i teoriya strun

   Esli teoriya strun eto, v tom chisle, i teoriya gravitacii, to kak ona sootnositsya s teoriei tyagoteniya Einshteina ? Kak mezhdu soboi sootnosyatsya struny i geometriya prostranstva-vremeni ?

Struny i gravitony

   Proshe vsego predstavit' sebe strunu, puteshestvuyushuyu v ploskom d-mernom prostranstve-vremeni eto predstavit' sebe, chto ona puteshestvuet v prostranstve v techenii nekotorogo vremeni. Struna predstavlyaet soboi odnomernyi ob'ekt, tak chto esli vy reshite poputeshestvovat' vdol' struny, vy smozhete puteshestvovat' tol'ko vpered ili nazad vdol' struny, dlya nee ne sushestvuet drugih napravlenii tipa verha ili niza. Odnako v prostranstve sama struna vpolne mozhet dvigat'sya kak ugodno, hot' i vverh ili vniz, i v svoem dvizhenii v prostranstve-vremeni struna pokryvaet poverhnost', imenuemuyu mirovym listom struny (prim. perev. nazvanie obrazovano po analogii s mirovoi liniei chasticy, chastica - 0-mernyi ob'ekt), predstavlyayushuyu soboi dvumernuyu poverhnost' u kotoroi odno izmerenie prostranstvenno a vtoroe - vremennoe.
   Mirovoi list struny yavlyaetsya klyuchevym ponyatiem ko vsei fizike struny. Puteshestvuya v d-mernom prostranstve-vremeni, struna oscilliruet. S tochki zreniya samogo dvumernogo mirovogo lista struny eti oscillyacii mozhno predstavit' kak kolebaniya v dvumernoi kvantovo-gravitacionnoi teorii. Dlya togo, chtoby sdelat' eti kvantovannye oscillyacii soglasovannymi s kvantovoi mehanikoi i special'noi teoriei otnositel'nosti, chislo prostranstvenno-vremennyh izmerenii dolzhno byt' ravno 26 dlya teorii, soderzhashei tol'ko sily (bozony) i 10 dlya teorii, soderzhashei kak sily, tak i materiyu (bozony i fermiony).
   Tak otkuda zhe beretsya gravitaciya ?
   Esli struna, puteshestvuyushaya cherez prostranstvo-vremya zamknuta, to sredi drugih oscillyacii v ee spektre budet chastica so spinom, ravnym 2 i nulevoi massoi, eto i budet graviton, chastica, yavlyayushayasya perenoschikom gravitacionnogo vzaimodeistviya.
   A tam, gde gravitony, dolzhna byt' i gravitaciya. Tak gde zhe gravitaciya v strunnoi teorii ?

Struny i geometriya prostranstva-vremeni

   Klassicheskaya teoriya geometrii prostranstva-vremeni kotoruyu my nazyvaem gravitaciei, baziruetsya na uravnenii Einshteina, kotoroe svyazyvaet mezhdu soboi kriviznu prostranstva-vremeni s raspredeleniem veshestva i energii v prostranstve-vremeni. No kak uravneniya Einshteina poyavlyayutsya v teorii strun ?
   Esli zamknutaya struna puteshestvuet v iskrivlennom prostranstve-vremeni, to ee koordinaty v prostranstve-vremeni "chuvstvuyut" etu kriviznu pri dvizhenii struny. I opyat' zhe, otvet lezhit na mirovom liste struny. Dlya togo, chtoby byt' soglasovannoi s kvantovoi teoriei, iskrivlennoe prostranstvo-vremya v etom sluchae dolzhno byt' resheniem uravnenii Einshteina.
   I eshe koe-chto, chto stalo ochen' ubeditel'nym rezul'tatom dlya strunshikov. Strunnaya teoriya predskazyvaet ne tol'ko sushestvovanie gravitona v ploskom prostranstve-vremeni, no i to, chto uravneniya Einshteina dolzhny vypolnyat'sya v iskrivlennom prostranstve-vremeni, v kotorom rasprostranyaetsya struna.

Chto po povodu strun i chernyh dyr ?

   Chernye dyry yavlyayutsya resheniyami uravneniya Einshteina, tak chto strunnye teorii, soderzhashie gravitaciyu takzhe predskazyvayut sushestvovanie chernyh dyr. No v otlichie ot obychnoi Einshteinovskoi teorii otnositel'nosti v teorii strun znachitel'no bol'she vsyakih interesnyh simmetrii i tipov materii. Eto privodit k tomu, chto v kontekste strunnyh teorii chernye dyry sil'no interesnei, poskol'ku tam ih znachitel'no bol'she i oni bolee raznoobrazny.

Prostranstvo-vremya fundamental'no ?

   Odnako ne vse tak prosto v sootnosheniyah mezhdu strunami i prostranstvom-vremenem. Strunnaya teoriya ne predskazyvaet, chto uravneniya Einshteina vypolnyayutsya absolyutno tochno. Svyazano eto s tem, chto strunnaya teoriya dobavlyaet beskonechnyi ryad popravok k teorii gravitacii. Pri "normal'nyh usloviyah", kogda my rabotaem s rasstoyaniyami mnogo bol'she razmerov struny, bol'shaya chast' etih popravok prenebrezhimo mala. No s umen'sheniem masshtabov velichiny popravok nachinayut bystro rasti do teh por, poka uravneniya Einshteina ne perestayut adekvatno opisyvat' rezul'tat.
   Voobshe govorya, kogda eti popravochnye chleny stanovyatsya bol'shimi, uzhe net i geometrii prostranstva-vremeni, kotoraya by garantirovala opisanie rezul'tata. Uravneniya dlya opredeleniya geometrii prostranstva-vremeni stanovitsya nevozmozhnym reshit' za isklyucheniem neskol'kih chastnyh sluchaev s ochen' strogimi usloviyami na simmetrii, tipa nenarushennoi simmetrii, pri kotoroi bol'shie popravochnye chleny mozhno libo sokratit' drug s drugom ili, na hudoi konec, umen'shit'.
   Eto nekotoraya osobennost' teorii strun, chto v nei, vozmozhno, geometriya prostranstva-vremeni ne est' nechto fundamental'noe, a est' nechto, chto poyavlyaetsya v teorii na bol'shih masshtabah ili pri slaboi svyazi. Odnako eto bol'she filosofskii vopros.

---

<< Hokingovskoe izluchenie zadaet novye voprosy | Oglavlenie  | Otvet iz teorii strun >>

---

Publikacii s klyuchevymi slovami: Kosmologiya - superstruny - teoriya strun Publikacii so slovami: Kosmologiya - superstruny - teoriya strun
Sm. takzhe: Razlozhenie dalekogo sveta Formirovanie galaktik v magnitnoi Vselennoi "Effekty" Zel'dovicha, zapechatlennye na nashem nebe Sverhnovaya 1994D i neozhidannaya Vselennaya Kuda smeshaetsya krasnoe smeshenie? Samaya dalekaya sverhnovaya tipa Ia Rashid Alievich Syunyaev (k semidesyatiletiyu so dnya rozhdeniya) Vse publikacii na tu zhe temu >>